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Title:
COOLANT CIRCUIT FOR THE AIR CONDITIONING SYSTEM OF A MOTOR VEHICLE, MOTOR VEHICLE AIR CONDITIONING SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING SAID SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/028225
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a coolant circuit (5) for the air conditioning system of a motor vehicle (1). Said circuit comprises a compressor (4) that is driven by a motor vehicle motor, a condenser (6), an expansion organ (7), a coolant collector (8) and an evaporator (2). The circuit (5) is equipped with a pressure reduction device (10), which reduces the pressure when the compressor is at a standstill.

Inventors:
BEN-SALHA MOURAD (DE)
BUREAU CATHY (US)
DUERR GOTTFRIED (DE)
FEUERECKER GUENTHER (DE)
KUNBERGER OTTOKAR (DE)
STRAUSS THOMAS (DE)
WALTER CHRISTOPH (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/008852
Publication Date:
March 31, 2005
Filing Date:
August 06, 2004
Export Citation:
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Assignee:
BEHR GMBH & CO KG (DE)
BEN-SALHA MOURAD (DE)
BUREAU CATHY (US)
DUERR GOTTFRIED (DE)
FEUERECKER GUENTHER (DE)
KUNBERGER OTTOKAR (DE)
STRAUSS THOMAS (DE)
WALTER CHRISTOPH (DE)
International Classes:
B60H1/00; B60H1/32; F25B43/00; F25B5/00; F25B40/00; (IPC1-7): B60H1/32; B60H1/00
Domestic Patent References:
WO2004054827A12004-07-01
Foreign References:
US6430947B22002-08-13
US20030159455A12003-08-28
DE10156944A12002-07-11
DE10156944A12002-07-11
EP0995621A22000-04-26
Attorney, Agent or Firm:
BEHR GMBH & CO. KG (G-IP Mauserstrasse 3, Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. KältemittelKreislauf für eine KraftfahrzeugKlimaanlage (1) mit einem von einem KraftfahrzeugMotor angetriebenen Kompressor (4), einem Kondensator (6), einem Expansionsorgan (7), einem Kältemittelsamm ler (8) und einem Verdampfer (2), dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckabsenkungsvorrichtung (10) im Kreislauf (5) vorgesehen ist, wel che eine Druckabsenkung im Falle eines KompressorStillstands be wirkt.
2. KältemittelKreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckabsenkungsvorrichtung (10) mindestens einen Kältemittel sammler (8, 8') aufweist.
3. KältemittelKreislauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckabsenkungsvorrichtung (10) direkt vor und/oder direkt nach dem Verdampfer (2) angeordnet und/oder in den Verdampfer (2) integriert ausgebildet ist.
4. KältemittelKreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass zwei Kältemittelsammler (8,8') vorgesehen sind, wobei ein erster Kältemittelsammler (8) nach dem Kondensator (6) oder integriert in denselben angeordnet ist.
5. KältemittelKreislauf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter oder weiterer Kältemittelsammler (8') nach dem Verdampfer (2) und vor dem Kompressor (4) angeordnet ist.
6. KältemittelKreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, dass der Kältemittelsammler (8,8') einen Kältespeicher (12) aufweist.
7. KältemittelKreislauf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältespeicher (12) Metallelemente und/oder mit einem Kältespei chermedium gefüllte Elemente aufweist.
8. KältemittelKreislauf nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältespeicher (12) verschiebbar ausgebildet ist.
9. KältemittelKreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, dass zwischen dem Kondensator (6) und dem Ver dampfer (2) ein Expansionsorgan (7) angeordnet ist, das Expansion sorgan (7) ein thermostatisches Expansionsventil mit einem Tempera turfühler (9) ist, und der Temperaturfühler (9) nach dem Verdampfer (2) und vor dem Kompressor (4) angeordnet ist.
10. KältemittelKreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, dass parallel zum Expansionsorgan (7) ein Bypass (15) mit einem steuerbaren Ventil angeordnet ist.
11. KältemittelKreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, dass zwischen dem Verdampfer (2) und einem Käl temittelsammler (8') ein Kältespeicher (12) angeordnet ist.
12. KältemittelKreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, dass zwischen dem Expansionsorgan (7) und dem Ver dampfer (2) ein Phasentrenner (16) angeordnet ist.
13. KältemittelKreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, dass der Verdampfer (2) zweioder mehrteilig ausgebil det ist, wobei flüssiges Kältemittel (3 dem ersten Segment (2') und gasförmiges und/oder flüssiges Kältemittel (3g bzw. 3f) dem zweiten Segment (2") oder nachfolgenden Segmenten zuführbar ist.
14. KältemittelKreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, dass der Verdampfer (2) zweioder mehrteilig ausgebil det ist, wobei ein Bypass zwischen dem Einlass des Verdampfers (2) und dem zweiten Segment (2") des Verdampfers (2) vorgesehen ist.
15. KältemittelKreislauf nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Bypass ein AbsperrVentil (18) angeordnet ist.
16. KältemittelKreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 15 dadurch ge kennzeichnet, dass ein interner Wärmetauscher (19) im Kältemittel Kreislauf (5) angeordnet ist.
17. KältemittelKreislauf nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leitung vom Kondensator (6) über den internen Wärmetauscher (19) und ein zweites Expansionsorgan (7') zum ersten Segment (2') des mehrteiligen Verdampfers (2) und eine Leitung vom Kondensator (6) über das Expansionsorgan (7) zum zweiten oder einem weiteren Seg ment (2") des mehrteiligen Verdampfers (2) ausgebildet ist, wobei das erste Segment (2') des Verdampfers (2) als Kältemittelsammler (8) dient.
18. KältemittelKreislauf nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der interne Wärmetauscher (19) und das zweite Expansionsorgan (7') in einem Sammlertank (20) des Verdampfers (2) angeordnet sind.
19. KältemittelKreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 18 dadurch ge kennzeichnet, dass die Druckabsenkungsvorrichtung (10) zwischen Ex pansionsorgan (7) und Kompressor (4) angeordnet ist.
20. Klimaanlage gekennzeichnet durch einen KältemittelKreislauf (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 19.
21. Verfahren zum Betrieb einer Klimaanlage (1) nach Anspruch 20, wobei in einem IdlestopBetrieb Kältemittel (3) eines KältemittelKreislaufs (5) in mindestens einem Kältemittelsammler (8, 8') gesammelt wird, der als Druckabsenkungsvorrichtung (10) dient.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem mehrteiligen Verdampfer (2) mit mindestens zwei Segmenten (2', 2") zum Beladen zumindest das Segment (2') nicht vom Luftstrom durch strömt wird, in dem flüssiges Kältemittel (3f) angesammelt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem mehrteiligen Verdampfer (2) mit mindestens zwei Segmenten (2', 2") zum Entladen im IdlestopBetrieb das erste Segment (2') vom Luftstrom durchströmt wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeich net, dass bei einem mehrteiligen Verdampfer (2) mit mindestens zwei Segmenten (2', 2") im CooldownBetrieb alle Segmente (2', 2") vom Luftstrom durchströmt werden.
Description:
Kältemittel-Kreislauf für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage, Kraftfahrzeug-Klimaanlage und Verfahren zum Betreiben einer solchen Die Erfindung betrifft einen Kältemittel-Kreislauf für eine Kraftfahrzeug- Klimaanlage mit einem Idle-stop-Betrieb gemäß dem Oberbegriff des An- spruchs 1.

Eine Klimaanlage mit einem derartigen Kältemittel-Kreislauf wird insbeson- dere in einem Kraftfahrzeug eingesetzt. Der Kältemittelfluss wird hierbei übli- cherweise von einem in den Kältemittel-Kreislauf geschalteten Kompressor erzeugt, welcher unmittelbar vom Kraftfahrzeug-Motor angetrieben wird. Der Kältemittelfluss kommt somit zum Erliegen, sobald der Kraftfahrzeug-Motor abgeschaltet wird. Entsprechend ist eine herkömmliche Kraftfahrzeug- Klimaanlage auch nur bei laufendem Kraftfahrzeug-Motor funktionstüchtig.

Dies ist insbesondere problematisch bei einer Klimaanlage, die zum Einsatz in einem besonders verbrauchsarmen Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Zur Re- duzierung des Kraftstoffverbrauchs ist bei einem solchen Kraftfahrzeug ein so genannter Idle-stop-Betrieb üblich. Darunter wird ein Betrieb des Kraft- fahrzeugs verstanden, bei dem der Motor bei vorübergehendem Stillstand des Kraftfahrzeugs, beispielsweise beim Halten an einer Ampel, vor- übergehend abgeschaltet wird. Eine für ein solches Kraftfahrzeug geeignete Klimaanlage muss in der Lage sein, den Fahrzeuginnenraum auch dann zu klimatisieren, wenn der Motor vorübergehend abgeschaltet ist.

Bei einer aus der DE 101 56 944 A1 bekannten Vorrichtung ist zur Überwin- dung dieses Problems ein zweigeteilter Verdampfer vorgesehen. Dieser Verdampfer umfasst zusätzlich zu einem herkömmlichen Verdampferseg- ment ein weiteres, sogenanntes Speicherverdampfersegment, das ein bei Raumtemperatur flüssiges Kältespeichermedium enthält. Das Speicherver- dampfersegment dient einerseits wie ein herkömmlicher Kältemittelver- dampfer zur direkten Kühlung der durchströmenden Luft durch das ver- dampfende Kältemittel. Andererseits wird im Normalbetrieb des Kraftfahr- zeugs, also bei laufendem Motor, ein Teil der Kälteleistung herangezogen, um das Kältespeichermedium einzufrieren und somit"Kälte"zu speichern.

Die gespeicherte Kälte wird im Idle-Stop-Betrieb, also bei vorübergehend ausgeschaltetem Motor, zur weiteren Kühlung des Luftstroms herangezogen.

Hierbei wird der durch den Verdampfer strömenden Luft durch das wieder auftauende Kältespeichermedium Wärme entzogen. Zur Optimierung der Betriebseigenschaften dieser Klimaanlage ist eine dem Verdampfer vorge- schaltete Luftklappe vorgesehen, mit der wahlweise das Verdampferseg- ment oder das Speicherverdampfersegment des Verdampfers für den Luft- strom abgesperrt werden können. In einem Belademodus ist hierbei bei lau- fendem Motor das Speicherverdampfersegment abgesperrt, so dass dort die volle Kühlleistung zum Einfrieren des Kältespeichermediums zur Verfügung steht. Der Luftstrom wird während dieser Zeit durch das Verdampfersegment geleitet. Während des Idle-Stop-Betriebs wird die Klimaanlage hingegen in einem Entladezustand betrieben, in welchem das Verdampfersegment für den Luftstrom abgesperrt ist, und dieser zur Rückgewinnung der gespei- cherten"Kälte"durch das Speicherverdampfersegment geleitet wird.

Bei einer alternativen, aus der EP 0 995 621 A2 bekannten Lösung wird vor- geschlagen, den Verdampfer durch kondensierende Luftfeuchtigkeit zu ver- eisen und damit eine Art Eisspeicher zu erzeugen. Im Idle-Stop-Betrieb wird die Luft dann durch das tauende Eis abgekühlt. Die Verwendung von kon- densierter Luftfeuchtigkeit als Kältespeichermedium ist insofern ungünstig, als der Verdampfer aufgrund des niedrigen Taupunkts von Wasser eine ver- gleichsweise hohe Kühlleistung aufweisen muss, damit überhaupt eine nen- nenswerte Kondensation und Eisbildung stattfindet. Weiterhin hängt die Speichereigenschaft des bekannten Verdampfers von der Luftfeuchtigkeit

der Umgebungsluft ab. Bei"ungünstigen", d. h. trockenen Klimabedingungen ist damit zu rechnen, dass nicht genug Wasser für eine effektive Kältespei- cherung anfällt. Schließlich führt eine Vereisung des Verdampfers in uner- wünschter Weise zu einer Erhöhung des Strömungswiderstandes der Klima- anlage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Kältemittel-Kreislauf einer derartigen Klimaanlage zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Kältemittel-Kreislauf mit den Merk- malen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kältemittel-Kreislauf für eine Kraftfahr- zeug-Klimaanlage mit einem vom Kraftfahrzeug-Motor angetriebenen Kom- pressor, der bei einem Motorstopp steht, wobei die Klimaanlage im Falle ei- nes Idle-stop-Betriebs noch eine ausreichende Kälteleistung zum Kühlen des Fahrzeuginnenraums zur Verfügung stellen kann. Dabei wird das Problem des durch die anhaltende Verdampfung des Kältemittels im Verdampfer an- steigenden Drucks durch das Vorsehen mindestens eines Kältemittelsamm- lers, welcher als Druckabsenkungsvorrichtung dient, gelöst, in dem sich gasförmiges Kältemittel sammelt und kondensiert, so dass sich das Volumen verringert und dadurch der Druck absinkt.

Da die Verdampfung im Verdampfer auch bei einem Motorstopp weiterhin stattfindet, ohne dass der Druck ansteigt, wird das Temperaturniveau eini- germaßen aufrecht erhalten und der Taupunkt von Wasser nicht erreicht, so dass das im Verdampfer gesammelte Wasser nicht verdunstet und kein Feuchtigkeitsanstieg im Fahrzeuginnenraum stattfindet.

Als Druckabsenkungsvorrichtung wirkende Kältemittelsammler können zwi- schen Kondensator und Kompressor angeordnet sein, ohne dass in der Re- gel der Verdampfer geändert werden muss.

Für den Idle-stop-Betrieb sind für eine Aufrechterhaltung der Ausblastempe- ratur in den Fahrzeuginnenraum keine zusätzlichen Kältespeicher im Ver- dampfer zur Kühlung des Luftstroms erforderlich, so dass der Verdampfer nicht vergrößert werden muss und auch der Druckabfall des Luftstroms nicht erhöht wird.

Bevorzugt ist die Druckabsenkungsvorrichtung, das heißt insbesondere min- destens ein Kältemittelsammler, direkt vor und/oder direkt nach dem Ver- dampfer angeordnet und/oder besonders bevorzugt direkt in den Verdampfer integriert ausgebildet. Hierbei sind vorzugsweise zwei Kältemittelsammler vorgesehen.

Zur Erhöhung der Kondensation von Kältemittel im Kältemittelsammler ist bevorzugt ein Kältespeicher vorgesehen. Dieser kann um den Kältemittel- sammler herum angeordnet sein, sich aber auch im Innenraum desselben befinden oder um eine Leitung des Kältemittel-Kreislauf herum angeordnet sein. Der Kältespeicher wird bevorzugt durch Metallelemente und/oder mit einem Kältespeichermedium gefüllte Elemente gebildet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kältespeicher verschieb- bar im Kältemittelsammler angeordnet, wobei er, wenn der Kältemittel- sammler Kältemittel aufnehmen soll, im oberen Bereich des Kältemittel- sammlers, oberhalb des flüssigen Kältemittels, angeordnet ist, und zum Be- laden des Kältespeichers im unteren Bereich des Kältemittelsammlers, ein- getaucht in das flüssige Kältemittel angeordnet ist.

Alternativ kann der Kältespeicher auch zum Beladen desselben in Kontakt mit der Saugleitung des Kompressors sein und zum Kühlen des Kältemittel- sammlers in Kontakt mit demselben sein.

Bevorzugt ist zwischen dem Expansionsorgan und dem Verdampfer ein Phasentrenner, insbesondere ein Zyklon-Abscheider, vorgesehen, der flüs- siges und gasförmiges Kältemittel trennt und flüssiges Kältemittel direkt ei- nem Kältemittelsammler zuführt, wobei insbesondere der Kältemittelsammler durch ein erstes Segment des mehrteilig ausgebildeten Verdampfers gebil-

det wird. Gasförmiges und/oder flüssiges Kältemittel wird direkt dem zweiten Segment oder dem nachfolgenden Segmenten zugeführt.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist ein Bypass zwischen dem Einlass des Verdampfers und dem zweiten Segment des Verdampfers vor- gesehen, durch den zum Beladen des Verdampfers gasförmiges Kältemittel am ersten Verdampfer-Segment vorbeigeführt werden kann. Im Bypass kann ein Absperr-Ventil angeordnet sein.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Abwandlungen unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert.

In der Zeichnung zeigen : Fig. 1 einen schematisch dargestellten Kältemittel-Kreislauf einer er- findungsgemäßen Klimaanlage gemäß einem ersten Ausfüh- rungsbeispiel, Fig. 2 eine Abwandlung des Kältemittel-Kreislaufs von Fig. 1, Fig. 3 eine weitere Abwandlung des Kältemittel-Kreislaufs von Fig. 1, Fig. 4a, 4b einen Kältemittelsammler, wie er gemäß einer Ausführungs- form der Erfindung verwendet wird, wobei in Fig. 4a ein Schnitt in Längsachse und in Fig. 4b der Querschnitt des Kältemittel- sammlers dargestellt ist, Fig. 5a, 5b einen alternativen Kältemittelsammler in zwei unterschiedlichen Betriebszuständen, Fig. 6a, 6b eine erste Ausführungsform eines Kältespeichers, wie er in ei- nem Kältemittelsammler verwendet werden kann, Fig. 6c, 6d eine zweite Ausführungsform eines Kältespeichers, wie er in einem Kältemittelsammler verwendet werden kann,

Fig. 6e-g eine dritte Ausführungsform eines Kältespeichers, wie er in ei- nem Kältemittelsammler verwendet werden kann, Fig. 7a-c einen Kältemittelsammler mit verschiebbarem Kältespeicher in verschiedenen Stellungen, wobei in Fig. 7c eine Draufsicht dar- gestellt ist, Fig. 8 einen schematisch dargestellten Kältemittel-Kreislauf einer er- findungsgemäßen Klimaanlage gemäß einem zweiten Ausfüh- rungsbeispiel, Fig. 9 eine Abwandlung des Kältemittel-Kreislaufs von Fig. 8, Fig. 10 eine weitere Abwandlung des Kältemittel-Kreislaufs von Fig. 8, Fig. 11 a eine weitere Abwandlung des Kältemittel-Kreislaufs von Fig. 8 mit einem Kältemittelsammler mit verschiebbarem Kältespei- cher, Fig. 11b einen Schnitt durch den Kältemittelsammler von Fig. 11a, Fig. 12a einen schematisch dargestellten Kältemittel-Kreislauf einer er- findungsgemäßen Klimaanlage gemäß einem dritten Ausfüh- rungsbeispiel, Fig. 12b einen Schnitt durch den Kältespeicher von Fig. 12a, Fig. 12c einen Schnitt durch den Kältemittelsammler von Fig. 12a, Fig. 13 einen schematisch dargestellten Kältemittel-Kreislauf einer er- findungsgemäßen Klimaanlage gemäß einem vierten Ausfüh- rungsbeispiel, Fig. 14a-c schematische Darstellungen eines Verdampfers in verschiede- nen Betriebszuständen,

Fig. 15a-e schematische Darstellungen eines als Kältemittelspeicher die- nenden Verdampfers gemäß einem fünften Ausführungsbei- spiel und Abwandlungen hiervon in verschiedenen Betriebszu- ständen, Fig. 16 einen schematisch dargestellten Kältemittel-Kreislauf einer er- findungsgemäßen Klimaanlage gemäß einem sechsten Ausfüh- rungsbeispiel, Fig. 17 eine Abwandlung des sechsten Ausführungsbeispiels von Fig.

16, und Fig. 18 eine weitere Abwandlung des sechsten Ausführungsbeispiels von Fig. 16.

Eine Klimaanlage 1 für ein Kraftfahrzeug weist einen Verdampfer 2 auf, in dem flüssiges Kältemittel 3f zu gasförmigem Kältemittel 3g verdampft wird, wodurch dem den Verdampfer 2 durchströmenden Luftstrom Wärme entzo- gen wird, so dass der Fahrzeuginnenraum bei Bedarf gekühlt werden kann.

Das Kältemittel 3 wird mittels einer vom Kraftfahrzeug-Motor angetriebenen Kompressor 4 in einem Kältemittel-Kreislauf 5 umgewälzt, wobei es vom Kompressor 4 zu einem Kondensator 6, in dem es gekühlt wird, einem Ex- pansionsorgan 7, durch das das Kältemittel 3 entspannt wird, einem Käl- temittelsammler 8, in dem Kältemittel 3 gesammelt wird, zum Verdampfer 2, in dem es verdampft wird, und wieder zum Kompressor 4 gelangt.

Als Expansionsorgan 7 kann ein thermostatisches Expansionsventil, das heißt die Öffnung wird in Abhängigkeit der Überhitzung am Verdampferaus- tritt geregelt, ein elektronisches Expansionsventil, das von außen geregelt wird, oder eine Festdrossel mit einer fixierten Öffnung verwendet werden.

Wird der Kraftfahrzeug-Motor und somit auch der Kompressor 4 gestoppt, so steigt der Druck vor dem Kompressor 4 an. Das Kältemittel 3, das im Ver-

dampfer 2 verdampft, strömt zurück zum Kältemittelsammler 8, wo es kon- densiert und sich sammelt, so dass in Folge der Richtungsumkehr des Käl- temittelflusses vor dem Verdampfer 2 der Kältemittelsammler 8 als Druckab- senkungsvorrichtung 10 dient. Bevorzugt ist das Expansionsorgan 7 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Idle-stop-Betrieb geschlossen, das heißt, es kann kein Kältemittel nachströmen, so dass kein Kältemittel in den Käl- temittelsammler 8 nachströmen kann und dieser unnötig gefüllt wird.

Zur Regelung des thermostatischen Expansionsventils ist ein Temperatur- fühler 9 vorgesehen, der über eine in Fig. 1 gestrichelt dargestellte Leitung mit dem Expansionsventil verbunden ist, wobei der Temperaturfühler 9 nach dem Verdampfer 2 und vor dem Kompressor 4 angeordnet ist.

Wird ein nicht vollständig schließbares Expansionsorgan 7 verwendet, so muss ein größerer Kältemittelsammler 8 verwendet werden, um die gesamte Kältemittelmenge aufnehmen zu können.

Zur besseren Verdeutlichung der Strömungsrichtungen in den einzelnen Be- triebszuständen ist in Fig. 1 der Normalbetrieb mit durchgezogenen Pfeilen und der Idle-stop-Betrieb mit gestrichelten Pfeilen im Bereich zwischen dem Kältemittelsammler 8 und dem Verdampfer 2 dargestellt.

Der Kältemittelsammler 8 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist in den Figuren 4a und 4b näher dargestellt. Vorliegend handelt es sich um einen Kältemittelsammler mit Ölrückführung. Hierbei wird dem Kältemittelsammler 8 von oben gasförmiges Kältemittel 3g zugeführt, im Inneren des Kältemittel- sammler 8 kondensiert das gasförmige Kältemittel 3g an der Wand des Käl- temittelsammlers 8 und fließt als flüssiges Kältemittel 3f nach unten, wo es sich auf einer Ölschicht 11 sammelt. Um die Kondensation des gasförmigen Kältemittels 3g zu beschleunigen, ist um den Kältemittelsammler 8 ein Kälte- speicher 12 angeordnet. Dieser Kältespeicher 12 wird beim normalen Kühl- betrieb gekühlt und gibt diese gespeicherte Kälte beim Idle-stop-Betrieb ab.

Obwohl sich bei einem Idle-stop-Betrieb flüssiges Kältemittel 3f und Öl im Kältemittelsammler 8 unten sammeln, treten beim Wiederstarten des Kom-

pressors 4 keine Probleme auf, da die gesammelte Flüssigkeit abgesaugt wird. Auf Grund eines U-Rohres im Kältemittelsammler 8 (siehe Fig. 4) kann nur gasförmiges Kältemittel 3g zum Kompressor 4 gelangen. Die Rückfüh- rung des Öls ist durch eine Bohrung unten im U-Rohr gewährleistet.

Gemäß einer ersten, nicht explizit in der Zeichnung dargestellten Abwand- lung ist als Druckabsenkungsvorrichtung 10 ein Kältemittelsammler 8 vor dem Verdampfer 2 vorgesehen, wie er in den Figuren 5a und 5b dargestellt ist. Im normalen Kühlbetrieb, der in Fig. 5a dargestellt ist, wird der Kältespei- cher 12 des Kältemittelsammlers 8 durchströmt, wobei dieser gekühlt wird.

Hierbei finden keine Flüssigkeits-ÖI-Ansammlungen statt. Im Idle-stop- Betrieb verdampft das Kältemittel 3 im Verdampfer 2 weiter, so dass, da der Kompressor 4 steht, der Druck ansteigt. Dadurch tritt das gasförmige Käl- temittel 3g wieder in den Kältemittelsammler 8 ein, jedoch aus umgekehrter Richtung, wie in Fig. 5b dargestellt. Bei Kontakt mit dem kühlen Kältespei- cher 12 kondensiert es und fließt nach unten. Der Kältespeicher 12 liegt ge- mäß dieser Ausführungsform eines Kältemittelsammlers 8 im oberen Bereich desselben, so dass er nicht von flüssigem Kältemittel 3f blockiert wird und dadurch stets Kälte an das gasförmige Kältemittel 3g abgeben kann.

In Fig. 2 ist eine weitere Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels mit zwei alternativen Anordnungen des Temperaturfühlers 9 dargestellt. Hierbei ist der Kältemittelsammler 8 in der Saugleitung 13 nach dem Verdampfer 2 angeordnet. Gemäß der ersten alternativen Anordnung, in der Figur 2 mit (a) bezeichnet, ist der Temperaturfühler 9 zwischen dem Verdampfer 2 und dem Kältemittelsammler 8, gemäß der zweiten alternativen Anordnung, in der Fi- gur 2 mit (b) bezeichnet, ist der Temperaturfühler 9 nach dem Kältemittel- sammler 8 und vor dem Kompressor 4 angeordnet. Letztere Stelle begün- stigt die Leistung des Kältemittel-Kreislaufs 5 insofern, als dass mehr Käl- temittel 3 in den Verdampfer 2 eingespritzt wird, während erstere Stelle die Stabilität des Kältemittel-Kreislaufs 5 gewährleistet. Auch bei dieser Ab- wandlung wird die Druckabsenkungsvorrichtung 10 durch den Kältemittel- sammler 8 gebildet.

Die Funktion der durch den Kältemittelsammler 8 gebildeten Druckabsen- kungsvorrichtungen 10 gemäß der vorliegenden Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels ist jeweils im Wesentlichen die Gleiche, wie beim er- sten Ausführungsbeispiel. Diese Abwandlung hat gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel den Vorteil, dass durch das Expansionsorgan 7 beim Idle-stop-Betrieb Kältemittelnachschub für den Verdampfer 2 strömen kann, da das Expansionsorgan 7 nicht vollständig geschlossen ist.

Gemäß einer in Fig. 3 dargestellten, weiteren Abwandlung des ersten Aus- führungsbeispiels ist als Expansionsorgan 7 eine Festdrossel (Orifice) vor- gesehen. Der Kältemittelsammler 8 ist nach dem Verdampfer 2 und vor dem Kompressor 4 angeordnet. Hierbei wird die Druckabsenkungsvorrichtung 10 durch den Kältemittelsammler 8 gebildet.

Im Folgenden wird näher auf den Kältespeicher 12 des Kältemittelsammlers 8 eingegangen. Dieser Kältespeicher 12 kann direkt in den Kältemittel- sammler 8 integriert werden, beispielsweise durch Metallelemente. Der Käl- tespeicher 12 kann auch mit einem Medium gefüllt sein, das zur Wärme- speicherung dient und sich durch hohe Wärmekapazität oder durch einen Phasenübergang im entsprechenden Temperaturbereich auszeichnet. Dabei kann der Kältespeicher 12 beispielsweise eine poröse Struktur haben, oder eine Mehrzahl von Formkörpern, z. B. Kugeln, in loser oder geordneter An- ordnung aufweisen. Der Kältespeicher 12 kann auch Rohre von beliebigem Querschnitt aufweisen, die beispielsweise wendelförmig, spiralförmig oder mäanderförmig aufgewickelt sind. Er kann auch aus geschlossenen Behäl- tern mit Durchtritten für das Kältemittel 3 bestehen. Zur Vergrößerung der kontaktierenden Oberflächen und zur Verbesserung des Wärmeübergangs können Rippen oder andere Strukturen vorgesehen sein. In den Figuren 6a bis 6g sind verschiedene Ausführungsformen dargestellt, wobei Figuren 6a und 6b einen Kältespeicher 12 bestehend aus einer Mehrzahl von Metall- stäbchen zeigt, die gemäß einer Abwandlung auch mit einem Kältespei- chermedium gefüllt sein können. Figuren 6c und 6d zeigen ein spiralförmig gewickeltes Rohr aus Metall, das gemäß einer Abwandlung auch mit einem Kältespeichermedium gefüllt sein kann. Figuren 6e bis 6g zeigen einen Käl-

tespeicher 12 mit mehreren Schichten, wobei die in Fig. 6g dargestellte Schicht mit Kältemittel 3 gefüllt ist.

Ein verschiebbarer Kältespeicher 12 im Kältemittelsammler 8, wie in Figuren 7a bis 7c dargestellt, weist eine Mehrzahl von Metallrohren auf, welche mit- einander verbunden sind, so dass sie im Inneren des Kältemittelsammlers 8 nach oben und unten verschoben werden können, je nach Bedarf. Die Me- tallrohre sind vorzugsweise mit einem Kältespeichermedium gefüllt. So gibt der Kältespeicher 12 im in Fig. 7a dargestellten Zustand Kälte an das an ihm kondensierende gasförmige Kältemittel 3g ab, während er im in Fig. 7b dar- gestellten Zustand in das flüssige Kältemittel 3f eingetaucht ist und beladen wird. Wie aus Fig. 7c ersichtlich ist, ist eine Aussparung für das U-Rohr vor- gesehen, so dass der Kältespeicher im zylinderförmigen Kältemittelsammler 8 frei verschiebbar ist. Das Prinzip des verschiebbaren Kältespeichers 12 wird an späterer'Stelle unter Bezugnahme auf die Figuren 11a und 11b in Zusammenhang mit einer weiteren Abwandlung des zweiten Ausführungs- beispiels näher erläutert.

Die Nachverdampfung des im Verdampfer 2 zur Verfügung stehenden flüs- sigen Kältemittels 3f kann bei warmer Umgebungsluft unter Umständen nicht ausreichen, um den Fahrzeuginnenraum ausreichend zu kühlen. Um die Kälteleistung zu erhöhen, kann flüssiges Kältemittel 3f im Kältemittel- Kreislauf 5 gesammelt werden und bei einem Idle-stop-Betrieb in den Ver- dampfer 2 geführt und dort verdampft werden.

Bevorzugt wird das flüssige Kältemittel 3f am Austritt des Kondensators 6 gesammelt, beispielsweise in einem Kondensatormodul mit Kältemittel- sammler oder einem Kältemittelsammler 8, der zwischen Kondensator 6 und Expansionsorgan 7 angeordnet ist, wie in Fig. 8 als zweites Ausführungsbei- spiel dargestellt. Auf diesen vor dem Verdampfer 2 angeordneten Kältemit- telsammler 8 wird im Folgenden als ersten Kältemittelsammler 8 Bezug ge- nommen.

Im Falle eines Kompressor-Stopps wird das im ersten Kältemittelsammler 8 gesammelte Kältemittel 3 in Folge der Druckdifferenz in den Verdampfer 2 eingespritzt, bis ein Druck-Gleichgewicht erreicht wird.

Fig. 8 zeigt einen Kältemittel-Kreislauf 5, der einen Kompressor 4, einen Kondensator 6, einen ersten Kältemittelsammler 8, der auch direkt in den Kondensator 6 integriert ausgebildet sein kann, ein Expansionsorgan 7, vor- liegend eine Festdrossel, einen Verdampfer 2 und einen zweiten Kältemittel- sammler 8'aufweist. Im Falle eines Idle-stop-Betriebs strömt das im ersten Kältemittelsammler 8 gesammelte Kältemittel 3 durch das Expansionsorgan 7, expandiert und wird dann im Verdampfer 2 auf Grund der warmen Luft, die den Verdampfer 2 durchströmt, verdampft, und im zweiten Kältemittel- sammler 8'wieder kondensiert. Somit dient der zweite Kältemittelsammler 8' als Druckabsenkungsvorrichtung 10, während der erste Kältemittelsammler 8 dafür sorgt, dass ausreichend Kältemittel 3 zur Verfügung steht.

Fig. 9 zeigt eine Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels von Fig. 8.

Hierbei ist an Stelle der Festdrossel als Expansionsorgan 7 ein thermostati- sches Expansionsventil angeordnet, wobei gemäß einer Variante ein Bypass 15 mit einem steuerbaren Ventil vorgesehen ist, durch den Kältemittel 3 am Expansionsorgan 7 vorbeigeleitet werden kann (siehe unten).

Das thermostatische Expansionsventil wird gemäß einer ersten Variante (a) durch einen zwischen dem Verdampfer 2 und dem zweiten Kältemittel- sammler 8'angeordneten Temperaturfühler 9 und gemäß einer zweiten Va- riante (b) durch einen zwischen dem zweiten Kältemittelsammler 8'und dem Kompressor 2 angeordneten Temperaturfühler 9 geregelt, wobei die ent- sprechenden Leitungen in Fig. 9 gestrichelt dargestellt sind. Das Expansion- sorgan 7 wird so geregelt, dass die Überhitzung am Verdampfer-Austritt konstant bleibt. Bei einem Kompressor-Stopp nimmt die Überhitzung am Verdampfer-Austritt zu, so dass das Expansionsorgan 7 öffnet, um den Temperaturanstieg auszugleichen. In diesem Fall wird das gesammelte Käl- temittel 3 automatisch in den Verdampfer 2 geführt, so dass die Funktion der des zweiten Ausführungsbeispiels entspricht.

Es gibt allerdings auch Expansionsventile, die zuerst vollständig schließen und anschließend wieder öffnen, wenn die Überhitzung einen hohen Wert überschritten hat. Andere Expansionsventile machen auf, wenn die Überhit- zung zu groß ist, aber nicht weit genug, um die erforderliche Kältemittelmen- ge durchströmen zu lassen. In diesem Fall ist der o. g. Bypass 15 mit einem steuerbaren Ventil parallel zum Expansionsventil vorzusehen. Bei einem Kompressor-Stopp durchströmt ein Teil des Kältemittels 3 das Expansions- ventil und der restliche Teil durchströmt den Bypass und das steuerbare Ventil, so dass die erforderliche Kältemittelmenge zum Verdampfer 2 ge- langt.

Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung eines elektronischen Expansi- onsventils, das extern steuerbar ist und öffnet, wenn der Kompressor 4 ab- geschaltet wird. Bei dieser Variante ist vorteilhaft, dass der erste Kältemittel- sammler 8 direkt am Kondensator 6 angeordnet werden kann, wo die Tem- peraturen niedriger als im Motorraum sind, so dass die Kondensation be- günstigt wird.

Fig. 10 zeigt eine weitere Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels von Fig. 8. Hierbei ist ein Kondensator 6 mit Kältemittelsammler am Kondensa- tor-Austritt vorgesehen, um die Zuführung von flüssigem Kältemittel 3f am Eintritt des Expansionsorgans 7 zu vermeiden, dem nachgeordnet ein By- pass 15 abzweigt, der parallel zum Expansionsorgan 7 verläuft und nach demselben wieder dem Hauptkreislauf zugeführt wird. Im Bypass 15 ist ein erster Kältemittelsammler 8 und ein steuerbares Ventil angeordnet. Vorteil- haft bei dieser Abwandlung ist die Dynamik beim Anlaufen. Da das Käl- temittel 3 stets durch das Expansionsorgan 7 strömt, erfolgt keine Störung der Klimaanlage 1 entgegen der zuvor beschriebenen Abwandlung, bei der beim Anlaufen zuerst der erste Kältemittelsammler 8 gefüllt wird und an- schließend Kältemittel 3 durch das Expansionsorgan strömt.

In Fig. 10 sind wiederum Leitungen für Temperaturfühler 9 im Falle einer Verwendung eines thermostatischen Expahsionsventils als Expansionsorgan 7 gestrichelt dargestellt, wobei der Temperaturfühler zwischen dem Ver-

dampfer 2 und dem zweiten Kältemittelspeicher 8' (a) oder dem zweiten Kältemittelspeicher 8'und dem Kompressor 2 (b) angeordnet sein kann.

Gemäß der in Fig. 11 a dargestellten weiteren Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels ist im Kältemittel-Kreislauf 5 ein Kompressor 4,. ein Kondensator 6, ein erster Kältemittelsammler 8 ein Expansionsorgan 7, ein Verdampfer 2 und ein zweiter Kältemittelsammler 8'angeordnet. Hierbei ist der zweite Kältemittelsammler 8'als Kältemittelsammler mit verschiebbarem Kältespeicher 12 ausgebildet, wobei der Kältespeicher 12 um den Umfang des Kältemittelsammlers 8'angeordnet ist, wie in Fig. 11b schematisch dar- gestellt.

Der Kältespeicher 12 bleibt mit der Saugleitung 13 an einer Kontaktstelle 14 im normalen Kühlbetrieb der Klimaanlage 1 in Kontakt, so dass der Kälte- speicher 12 gekühlt und somit beladen wird. Wird bei einem Motorstopp der Kompressor 4 ausgeschaltet, so wird der Kältespeicher 12 zum oberen Be- reich des Kältemittelsammlers 8 gefahren, um die gespeicherte Kälte an das gasförmige Kältemittel 3g abzugeben, so dass dieses kondensiert. Bei ei- nem erneuten Starten des Kompressors 4 wird der Kältespeicher 12 wieder zur Kontaktstelle 14 gefahren, um wieder beladen zu werden.

Vorliegend ist der Kältespeicher 12 hohlzylindrisch ausgebildet, damit er an der Außenwand des Kältemittelsammlers 8 anliegen kann, wobei er kürzer als der Kältemittels 8 ist und bevorzugt nur den oberen Bereich desselben abdeckt, in welchem sich im Normalfall gasförmiges Kältemittel 3g befindet.

Ein Temperaturfühler 9 zur Steuerung des Expansionsorgans 7, welches gemäß der vorliegenden Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels ein thermostatisches Expansionsventil ist, kann für die Regelung der Öffnung des Expansionsventils zwischen dem Verdampfer 2 und dem zweiten Käl- temittelsammler 8' (a), zwischen dem zweiten Kältemittelsammler 8'und der Kontaktstelle 14 (b) oder zwischen der Kontaktstelle 14 und dem Kompres- sor 4 (c) angeordnet sein, was in Fig. 11 durch gestrichelte Linien angedeu- tet ist. Es kann jedoch auch ein beliebiges anderes Expansionsorgan 7 ver- wendet werden.

Die Figuren 12a, 12b und 12c zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel. Der Kältemittel-Kreislauf 5 weist einen Kompressor 4, einen Kondensator 6, wel- cher auch als ein erster Kältemittelsammler 8 dient, ein Expansionsorgan 7, einen Verdampfer 2, einen getrennt vom Kältemittelsammler ausgebildeten Kältespeicher 12 und einen zweiten Kältemittelsammier 8'auf. Der Kälte- speicher ist nach dem Verdampfer 2 um die Saugleitung 13 herum angeord- net. Dabei ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein doppelwan- diges Rohr vorgesehen, so dass der Kältespeicher 12 konzentrisch um einen Teil der Saugleitung 13 ausgebildet ist. Dabei befindet sich ein Kältespei- chermedium im äußeren Bereich. Alternativ kann das Rohr der Saugleitung 13 dicker ausgebildet sein oder eine zusätzliche Metallschicht aufweisen.

Der zweite Kältemittelsammler 8'ist in Fig. 12c dargestellt und entspricht im Wesentlichen dem Kältemittelsammler 8 von Fig. 4, jedoch ohne Kältespei- cher 12.

Im normalen Kühlbetrieb wird der Kältespeicher 12 von durch die Sauglei- tung 13 strömendem Kältemittel 3 gekühlt und gefroren. Bei einem Idle-stop- Betrieb wird die gespeicherte Kälte an das gasförmige Kältemittel 3g abge- geben, so dass dieses kondensiert und in den nachfolgend angeordneten Kältemittelsammler 8'fließt. Dabei ist die Saugleitung 13 entsprechend an- geordnet. Vorteilhafterweise kann die Saugleitung abfallend angeordnet sein, damit das kondensierte Kältemittel besser in den Kältemittelsammler 8' fließen kann.

Zur Steuerung des thermostatischen Expansionsventils, das als Expansion- sorgan 7 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dient, ist wiederum ein Temperaturfühler 9 vorgesehen, das zwischen dem Verdampfer 2 und dem Kältespeicher 12 (a), zwischen deni Kältespeicher 12 und dem zweiten Kältemittelsammler 8' (b) oder zwischen dem zweiten Kältemittelsammler 8' und dem Kompressor 4 (c) angeordnet sein kann.

Fig. 13 zeigt einen Kältemittel-Kreislauf 5 mit einem Kompressor 4, einem Kondensator 6, einem Expansionsorgan 7, einem kegelförmigen Zyklon- Abscheider 16, einem zweigeteilten Verdampfer 2, mit einem ersten Seg-

ment 2', der zeitweise auch als erster Kältemittelsammler 8 dient und einem zweiten Segment 2"und einem zweiten Kältemittelsammler 8', der auch ei- nen Kältespeicher 12 umfassen kann. Hierbei dient der Zyklon-Abscheider 16 als Phasentrenner, damit mehr flüssiges Kältemittel 3f in den Verdampfer 2 eingespritzt werden kann. Zur Trennung von flüssigem und gasförmigem Kältemittel 3 wird das vom Expansionsorgan 7 kommende Kältemittel 3 in den Zyklon-Abscheider 16 eingespritzt und das flüssige Kältemittel 3f wird durch die Zentrifugalkraft vom gasförmigen Kältemittel 3g getrennt. Das flüs- sige Kältemittel 3f gelangt an die Wand und fließt im Trichter nach unten be- vor es in den Verdampfer 2 eingespritzt wird. Das gasförmige Kältemittel 3g wird entweder durch einen Bypass 17 in das zweite Segment 2"des Ver- dampfers 2 eingespritzt oder am Verdampfer 2 vorbeigeführt und nach ihm dem Kältemittel-Kreislauf 5 wieder zugeführt. Beide alternative Varianten sind in Fig. 13 dargestellt, wobei die erste Variante mit (A) und die zweite Variante mit (B) bezeichnet ist.

Durch das Trennen des gasförmigen vom flüssigen Kältemittel 3 wird der Anteil an flüssigem Kältemittel 3f am Verdampfer-Eintritt größer (100% an Stelle von ca. 70%), so dass beim Idle-stop-Betrieb mehr Kältemittel 3 nach- verdampfen kann. Im Kältemittelsammler 8', der als Druckabsenkungsvor- richtung dient, kondensiert das Kältemittel wieder und wird gesammelt.

Zur zusätzlichen Verbesserung der Nachverdampfung kann eine luftseitige Absperrung des Verdampfers 2 vorgesehen werden, wie in Figuren 14a bis 14c dargestellt, wobei Fig. 14a das Beladen, Fig. 14b das Entladen eines Segments 2'und Fig. 14c das Entladen des ersten und zweiten Segments 2' und 2" (Cool-down) des Verdampfers 2 zeigt. Der Luftstrom ist dabei durch Pfeile angedeutet. Der Kältemittel-Eintritt ist jeweils oben links vorne sche- matisch durch einen weiteren Pfeil angedeutet. Im Teillast-Betrieb (Beladen) wird vorzugsweise das erste Drittel am Verdampfer-Eintritt luftseitig abge- sperrt (Fig. 14a), so dass der Flüssigkeitsanteil in diesem Segment 2'des Verdampfers 2 maximal bleibt. Bei einem Idle-stop-Betreib, das heißt bei Kompressor-Stillstand, kann, wie in Fig. 14b dargestellt, nur ein Segment 2' zum Durchströmen für den Luftstrom freigegeben sein, was eine gute Tem- peraturverteilung im Luftstrom ermöglicht. Im Cool-down-Betrieb wird bei

Bedarf auch die gesamte Oberfläche des Verdampfers 2 zur Kühlung des Luftstroms verwendet, wobei der Druckabfall im Luftstrom verringert wird.

Das erste Segment 2'des Verdampfers 2 wird vorzugsweise dann gefüllt, wenn der Flüssigkeitsanteil des vom Zyklon-Abscheider 16 kommenden Kältemittels 3 100% beträgt, so dass möglichst viel Kältemittel 3 im Idle-stop- Betrieb nachverdampfen kann.

Falls ein thermostatisches Expansionsventil als Expansionsorgan 7 verwen- det wird, so kann der Temperaturfühler 9 entweder nach dem Verdampfer 2 und vor dem zweiten Kältemittelsammler 8' (a) oder nach dem zweiten Käl- temittelsammler 8'und vor dem Kompressor 4 (b) angeordnet sein, wie durch gestrichelte Linien in der Fig. 13 angedeutet.

Gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel weist der zweiteilige Verdampfer 2, der gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Scheibenver- dampfer ist, jedoch beispielsweise auch ein Flachrohrverdampfer sein kann, einen Sammeltank (nicht in Fig. 15a dargestellt, vgl. Fig. 18, Sammeltank 20) auf. In Fig. 15a ist schematisch nur der Kältemittelfluss vom Verdampfer- Eintritt durch das erste Segment 2'und der Eintritt in das zweite Segment 2" dargestellt, wobei diese Figur den maximalen Kältemitteldurchsatz, das heißt den Kältemitteldurchsatz bei maximaler Kühlleistung, zeigt.

In den Figuren 15b bis 15e sind verschiedene Abwandlungen dargestellt, bei denen der Verdampfer 2 nur im Teillast-Betrieb betrieben wird. Dabei wer- den jeweils nur zwei Drittel als Verdampfer 2 benötigt (zweites Segment 2"), das erste Drittel (erstes Segment 2') wird vorne und hinten mit flüssigem Kältemittel 3f beladen. Damit Kältemittel 3 direkt zum zweiten Segment 2" gelangen kann, ist ein Bypass mit Absperr-Ventil 18 zwischen dem Ver- dampfer-Eintritt und zweiten Segment 2"vorgesehen. Zum besseren Ver- ständnis ist in den Figuren 15b bis 15e der Bereich, in dem flüssiges Käl- temittel 3f strömt, gepunktet dargestellt, wobei die Hauptströmungsrichtung durch Pfeile verdeutlicht ist. In den anderen Bereichen ist der Kältemittel- fluss, bestehend aus gasförmigem Kältemittel 3g oder einer Mischung von

gasförmigem und flüssigem Kältemittel 3 mit durchgezogenen Linien darge- stellt.

Gemäß dem in Fig. 15b dargestellten Verdampfer 2 tritt Kältemittel 3 in das erste Segment 2'des Verdampfers 2 ein, wo eine Trennung von flüssigem und gasförmigem Kältemittel 3 erfolgt. Dabei fällt das flüssige Kältemittel 3f in das erste Segment 2'nach unten, während das gasförmige Kältemittel 3g durch den Bypass und das geöffnete Absperr-Ventil 18 in das zweite Seg- ment 2"des Verdampfers 2 gelangt. Damit das Kältemittel 3 im ersten Seg- ment 2'flüssig bleibt, ist dieses Segment 2'luftseitig abgesperrt, so dass es nicht vom Luftstrom durchströmt wird (vgl. Fig. 14a).

Sobald das erste Segment 2'vorne und hinten gefüllt mit flüssigem Käl- temittel 3f ist, wird eine Mischung aus flüssigem und gasförmigem Kältemittel 3 durch den Bypass und das Absperr-Ventil 18 geleitet, so dass das zweite Segment 2"und gegebenenfalls weitere Segmente eine für den Normale- trieb ausreichende Kälteleistung abgeben können. Wird die maximale Kälte- leistung im Falle eines Cool-down-Betriebs benötigt, so wird das Absperr- Ventil 18 geschlossen und der Kältemittelfluss erfolgt wieder, wie in Fig. 15a dargestellt, das heißt, der ganze Verdampfer 2 wird durchströmt.

Beim Idle-stop-Betrieb erfolgt bei geschlossenem Absperr-Ventil 18 ein Ent- laden, wie in den Figuren 14b und 14c dargestellt. Dabei strömt ein Luft- strom durch das erste Segment 2', so dass das gesammelte flüssige Käl- temittel 3f verdampft und der Luftstrom gekühlt wird. Die Funktion entspricht der bereits zuvor unter Bezugnahme auf die Figuren 14a bis 14c beschrie- benen.

Fig. 15c zeigt eine Anordnung des Bypasses mit dem Absperr-Ventil 18 par- allel zum Kältemittel-Eintritt. Die Funktion ist im Wesentlichen die Gleiche, wie zuvor beschrieben. Das Absperr-Ventil 18 ist zum Beladen geöffnet, so dass flüssiges Kältemittel 3f sich im ersten Segment 2'ansammelt, während das gasförmige Kältemittel 3g den kürzeren Weg nimmt und direkt zum zweiten Segment 2"strömt. Sobald das erste Segment 2'gefüllt ist, wirkt das

zweite Segment 2"wieder als Verdampfer, in den flüssiges und gasförmiges Kältemittel eingespritzt wird. Das Entladen erfolgt, wie zuvor beschrieben.

Gemäß der in Fig. 15d dargestellten Abwandlung ist der Bypass mit dem Absperr-Ventil 18 zwischen dem vorderen und dem hinteren Bereich des ersten Segments 2'angeordnet. Die Funktion ist die Gleiche, wie zuvor be- schrieben.

Die beiden zuvor beschriebenen Abwandlungen haben den Vorteil, dass das erste Segment 2'schneller befüllt wird, da das flüssige Kältemittel 3f vorne und hinten gleichzeitig das erste Segment 2'befüllt (siehe Fig. 15c und 15d).

In Fig. 15e ist eine Abwandlung mit Bypass, aber ohne Absperr-Ventil, dar- gestellt. Zum Beladen strömt das flüssige Kältemittel 3f entsprechend der zuvor beschriebenen Abwandlung gleichzeitig vorne und hinten in das erste Segment 2', das luftseitig abgesperrt ist (siehe Fig. 14a), während das gas- förmige Kältemittel 3g direkt zum zweiten Segment 2"strömt. Zum Entladen wird das erste Segment 2'vom Luftstrom durchströmt, der gekühlt wird. Da das Kältemittel 3 den kürzesten Weg nimmt, wird das erste Segment 2'beim Cool-down nicht durchströmt, wodurch die maximale Kälteleistung reduziert wird. Damit die gleiche Kälteleistung erreicht wird, kann der Verdampfer 2 größer dimensioniert werden.

Zur Begünstigung der Trennung von flüssigem und gasförmigem Kältemittel 3 ist bevorzugt der Sammeltank am ersten Segment 2'oben vergrößert aus- gebildet. Durch das größere Volumen des Sammeltanks wird die Strö- mungsgeschwindigkeit reduziert, so dass die Trennung des flüssigen und gasförmigen Kältemittels 3 effektiver wird.

Um eine Ölansammlung im unteren Bereich des ersten Segments 2'zu ver- meiden, was zu einer Beschädigung des nicht mehr ausreichend ge- schmierten Kompressors 4 führen könnte, wird eine kleine Leckage im unte- ren Bereich zwischen dem ersten und zweiten Segment 2'und 2"des Ver- dampfers 2 vorgesehen (vorne oder hinten). So wird das Öl wieder in das

zweite Segment 2"eingespritzt, wo es mit dem restlichen Kältemittel 3 ver- dampft und vom Kompressor 4 abgesaugt wird.

Somit dient gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit seinen Abwandlungen das erste Segment 2'des Verdampfers 2 als Kältemittelsammler 8.

Gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 16 dargestellt ist, weist ein Kältemittel-Kreislauf 5 einen Kompressor 4, einen Kondensator 6, ein Expansionsorgan 7, einen zweiteiligen Verdampfer 2 mit einem ersten Segment 2'und einem zweiten Segment 2", wobei das erste Segment 2'als ein erster Kältemittelsammer 8 dient, einen zweiten Kältemittelsammler 8', einen inneren Wärmetauscher 19 und ein zweites Expansionsorgan 7'auf.

Im Normalbetrieb durchströmt das Kältemittel 3, das vom Kompressor 4 ge- fördert wird, den Kompressor 4, den Kondensator 6, wonach der Kältemittel- strom aufgeteilt wird. Ein Teil strömt durch das Expansionsorgan 7 und ge- langt direkt in das zweite Segment 2"des Verdampfers 2. Der andere Teil strömt durch den inneren Wärmetauscher 19, durch das zweite Expansion- sorgan 7'und in das erste Segment 2'des Verdampfers 2, von wo aus es zum zweiten Segment 2"gelangt und mit dem anderen Teilstrom wieder vereinigt wird. Vom Verdampfer 2 aus gelangt das Kältemittel 3 zum zweiten Kältemittelsammler 8', zum inneren Wärmetauscher 19 und wieder zum Kompressor 4.

Bei normalem Kühlbetrieb der Klimaanlage 1 liegt der Anteil an flüssigem Kältemittel 3f am Austritt des Kondensators 6 bei ca. 70%. Durch die Kälte der Saugleitung 13 kann im inneren Wärmetauscher 19 der Anteil an flüssi- gem Kältemittel 3f auf bis zu 100% erhöht werden. Das flüssige Kältemittel 3f wird dann durch das zweite Expansionsorgan 7'auf einen niedrigen Druck expandiert und in das erste Segment 2'des Verdampfers 2 eingespritzt, wo es sich sammelt und auf Grund einer luftseitigen Absperrung nicht in Kontakt mit dem den Verdampfer 2 durchströmenden, zu kühlenden Luftstrom ge- langt. Die Kühlung des Luftstroms erfolgt im Teillast-Betrieb ausschließlich im zweiten Segment 2"des Verdampfers 2. Dies ist, sofern nicht die maxi- male Kälteleistung angefordert wird, unproblematisch. Im Idle-stop-Betrieb

wird der Luftstrom durch das erste Segment 2'freigegeben, so dass das ge- sammelte flüssige Kältemittel 3f verdampft, den Verdampfer 2 durchströmt und im zweiten Kältemittelsammler 8'gesammelt wird. Im Cool-down wird wiederum die gesamte Verdampferoberfläche genutzt, damit die maximale Kälteleistung zur Verfügung steht.

Vorliegend wird als erstes Expansionsorgan 7 ein thermostatisches Expansi- onsventil verwendet. Der Temperaturfühler kann zwischen dem Verdampfer 2 und dem zweiten Kältemittelsammler 8', zwischen dem zweiten Kältemit- telsammler 8'und dem inneren Wärmetauscher 19 oder zwischen dem inne- ren Wärmetauscher 19 und dem Kompressor 4 angeordnet sein, wie durch Punkte in Fig. 16 angedeutet.

Das zweite Expansionsorgan 7'kann eine geregelte oder ungeregelte Dros- sel sein. Ferner kann die Leitung zwischen dem inneren Wärmetauscher 19 und dem Verdampfer-Eintritt als Kapillarrohr ausgebildet sein, wodurch das Kapillarrohr das Expasionsorgan bildet.

Gemäß einer in Fig. 17 dargestellten Abwandlung ist der innere Wärmetau- scher vor dem zweiten Kältemittelsammler 8'angeordnet. Die Funktion ist die Gleiche, wie zuvor beschrieben.

Fig. 18 zeigt eine weitere Abwandlung des sechsten Ausführungsbeispiels.

Hierbei sind der innere Wärmetauscher 19 und das zweite Expansionsorgan 7'direkt in den Sammlertank 20 des Verdampfers 2 integriert. Dies kann am Sammlertank 20 entweder im ersten Segment 2'oder zwischen dem ersten und dem zweiten Segment 2'und 2", wie dargestellt, sein. Im inneren Wär- metauscher 19 erfolgt ein Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel 3, das vom Kondensator 6 kommt und dem Kältemittel 3, das im zweiten Segment 2"des Wärmetauschers 2 gerade verdampft, statt. Dabei wird das Kältemit- tel 3, das vom Kondensator 6 kommt, so gekühlt und durch das zweite Ex- pansionsorgan 7'so expandiert, dass der Flüssigkeitsanteil von ca. 70 auf ca. 100% erhöht wird. Das flüssige Kältemittel 3f wird danach in das erste Segment 2'des Verdampfers 2 eingespritzt, wo es angesammelt wird. Die Funktion ist die Gleiche, wie zuvor beschrieben.

Vorliegend wird als erstes Expansionsorgan 7 ein thermostatisches Expansi- onsventil verwendet. Der Temperaturfühler kann zwischen dem Verdampfer 2 und dem zweiten Kältemittelsammler 8'oder zwischen dem zweiten Käl- temittelsammler 8'und dem Kompressor 4 angeordnet sein, wie durch Punkte in Fig. 18 angedeutet.

Vorteil dieser Abwandlung ist der Raumgewinn im Kältemittel-Kreislauf 5 durch die Anordnung des zweiten Expansionsorgans 7'und des inneren Wärmetauschers 19 im Sammlertank 20.

Auf Grund seiner Funktion dient gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit sei- nen Abwandlungen der zweite Kältemittelsammler 8'als Druckabsenkungs- vorrichtung 10.

In den Figuren 15a bis 18 dient der Kältemittelsammler 8'als Druckabsen- kungsvorrichtung. Das erste Segment 2'des Verdampfers 2 dient als Sammler von flüssigem Kältemittel, um durch die Nachverdampfung des flüssigen Kältemittels beim Idle-Stop-Betrieb die Kälteleistung zu vergrößern.

In Hinblick auf die Ausgestaltung von zweiteiligen Verdampfern (als Speicher dienendes Segment und als Verdampfer dienendes Segment) wird auf die DE 102 47 266 A1 verwiesen, deren Offenbarung ausdrücklich mit einbezo- gen wird.

Gemäß sämtlichen vorstehenden Ausführungsbeispielen bilden der oder die Kältemittelsammler 8 und/oder 8'die Druckabsenkungsvorrichtung 10, so dass der Druck in der Saugleitung 13 und den weiteren Leitungen des Käl- temittel-Kreislaufs 5, insbesondere zwischen Expansionsorgan 7 und Kom- pressor 4, in Folge einer Verdampfung von flüssigem Kältemittel 3f im Ver- dampfer 2 bei einem Idle-stop-Betrieb durch die Kondensation von gasförmi- gem Kältemittel 3g gering gehalten wird. Die Wirkung der Druckabsenkungs- vorrichtung 10 kann durch Kältespeicher 12 unterstützt werden.

Bezugszeichenliste 1 Klimaanlage 2 Verdampfer 2', 2"Segment 3 Kältemittel 3f flüssiges Kältemittel 3g gasförmiges Kältemittel 4 Kompressor 5 Kältemittel-Kreislauf 6 Kondensator 7,7'Expansionsorgan 8, 8'Kältemittelsammler 9 Bypass 10 Druckabsenkungsvorrichtung 11 Ölschicht 12 Kältespeicher 13 Saugleitung 14 Kontaktstelle 15 Bypass 16 Zyklon-Abscheider 17 Bypass 18 Absperr-Ventil 19 innerer Wärmetauscher 20 Sammlertank